一种直流接触器检测系统的制作方法

本发明涉及电气检测技术领域，特别是涉及一种直流接触器检测系统。

背景技术：

在很多应用场合，例如电动汽车驱动器或多合一驱动器等场合，对驱动器内的接触器状态需要进行检测，对于直流接触器来说，由于通常没有辅助触点，因此，只能通过检测直流接触器主触头两端的电压值来判断直流接触器是处于关断还是闭合状态。具体地，如图1所示，图1为现有技术中的一种直流接触器的应用原理图，如果要检测直流接触器km1的状态，需要检测km1主触头两端k1a和k1b的电压，当k1a和k1b两端电压大于50v时，判断为直流接触器关断状态，k1a和k1b两端电压小于50v时，判断为直流接触器闭合状态。

现有技术中的直流接触器主触头两端电压检测的方式包括两种，一种是通过线性隔离光耦检测，具体地，请参照图2，图2为现有技术中的一种基于线性隔离光耦的检测系统的结构示意图，还有一种是通过差分运放电路做的，具体地，请参照图3，图3为现有技术中的一种基于差分运放电路的检测系统的结构示意图，两种方案都是通过检测到直流接触器主触头两端电压的模拟量值，给到控制芯片的adc口，或者先通过硬件电压比较电路，得到直流接触器的状态电平信号，再给状态电平信号到控制芯片的io口。

但使用基于线性隔离光耦的检测系统进行检测时，考虑到dc+、dc-为直流供电电源，通常电压较高，为强电电源，r1、r2、r3、r4为分压电阻，pc1、pc2为线性光耦，va1、va2为线性光耦输出信号，调理电路主要是把va1和va2调节为一定的电压幅值va-m给到控制芯片的ad脚，由控制芯片通过va1和va2电压值来判断接触器km1的状态；或者调理电路包含硬件电压比较电路，把va1和va2电压值比较，输出电平信号va-m给到控制芯片来判断接触器的状态。这个电路中，除了包括调理电路外，还由于r1-r4直接并联在dc+和dc-间，通常r2、r4两端电压较低，因此r1、r3两端电压较大，其功耗也较大，r1、r3必须选择功率较大的电阻，或用多个电阻串联或并联来满足功率要求，从而使得整个电阻成本和所占的面积都较大，另外，线性光耦pc1和pc2也是高价格的器件，使得成本进一步升高，所占的面积也进一步增大。

使用差分运放电路的方案，r5、r6为差分运放电路的差分电阻，u1为运放芯片，va为差分运放电路的输出信号，通过调理电路输出va-m信号给到控制芯片。同样由于检测的dc+/dc-电压较高，r5、r6需要采用功率较大的电阻，或多个电阻串并联来进行，电阻成本和所占的面积都较大。另外，控制芯片一般都是弱电侧，而采样电压dc+/dc-是强电侧，这种差分运放电路不具体隔离功能，安全性低。

因此，如何提供一种解决上述问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种直流接触器检测系统，通过选用普通的低成本器件，能够在不占用控制模块的adc口的情况下实现直流接触器的状态检测功能，成本低，面积小且安全性高。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种直流接触器检测系统，所述直流接触器的第一端与直流供电电源的正极连接，所述直流接触器的第二端通过负载与直流供电电源的负极连接，包括防反二极管、第一限流电阻、第一隔离直流电源、光耦、电平生成模块及控制模块，其中：

所述第一隔离直流电源的正极与所述直流接触器的第一端连接，所述第一隔离直流电源的负极与所述光耦的发光器的阴极连接，所述发光器的阳极通过所述第一限流电阻与所述防反二极管的阴极连接，所述防反二极管的阳极与所述直流接触器的第二端连接，所述光耦的受光器的集电极与所述电平生成模块的第一端连接，所述受光器的发射极与所述电平生成模块的第二端连接，所述电平生成模块的输出端与所述控制模块连接；所述电平生成模块用于在所述受光器导通时生成第一电平信号，在所述受光器关断时生成第二电平信号，所述控制模块用于根据所述第一电平信号判断得到所述直流接触器关断，根据所述第二电平信号判断得到所述直流接触器。

优选地，所述检测系统还包括：

输入端与所述电平生成模块的输出端连接，输出端与所述控制模块连接的调理模块，用于对所述第一电平信号或者所述第二电平信号进行信号调理。

优选地，所述调理模块为滤波模块。

优选地，所述滤波模块为lc滤波模块。

优选地，所述调理模块为电平电压转换模块，用于对所述第一电平信号或者所述第二电平信号进行翻转。

优选地，所述控制模块为微控制单元mcu。

优选地，所述电平生成模块包括第二限流电阻和第二隔离直流电源，其中：

所述第二限流电阻的第一端分别作为所述电平生成模块的第一端和输出端，所述第二限流电阻的第二端与所述第二隔离直流电源的正极连接，所述第二限流电阻的负极作为所述电平生成模块的第二端。

优选地，所述电平生成模块包括第二限流电阻和第二隔离直流电源，其中：

所述第二限流电阻的第一端分别作为所述电平生成模块的第一端和输出端，所述第二限流电阻的第二端与所述第二隔离直流电源的负极连接，所述第二隔离直流电源的正极作为所述电平生成模块的第二端。

优选地，当所述检测系统为多个，且存在检测的直流接触器的第一端的电势相同时，则第一端的电势相同的直流接触器对应的检测系统中的第一隔离直流电源采用一个电源，所有的检测系统中的第二隔离直流电源采用一个电源。

本发明提供了一种直流接触器检测系统，该系统包括防反二极管、第一限流电阻、第一隔离直流电源、光耦、电平生成模块及控制模块。当直流接触器断开时，光耦的发光器不导通，此时防反二极管承受了直流供电电源的正极和负极之间的高电压，第一隔离直流电源和发光器只承受低压，因此，第一隔离直流电源和发光器选用低耐压器件即可。当直流接触器闭合时，发光器导通，此时发光器所在的电流回路是第一隔离直流电源提供的，第一隔离直流电源的电压可以很低，因此，第一限流电阻只需要很小的阻值以及很小的功率即可。另外，光耦实现了强电侧和弱电侧的隔离，受光器的输出通过电平生成模块可直接得到电平信号，并输出至控制模块的io口，控制模块根据电平信号便可直接得到直流接触器的状态。可见，本申请通过选用普通的低成本器件，能够在不占用控制模块的adc口的情况下实现直流接触器的状态检测功能，成本低，面积小且安全性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种直流接触器的应用原理图；

图2为现有技术中的一种基于线性隔离光耦的检测系统的结构示意图；

图3为现有技术中的一种基于差分运放电路的检测系统的结构示意图；

图4为本发明提供的一种直流接触器检测系统的结构示意图；

图5为本发明提供的一种具体地直流接触器检测系统的结构示意图；

图6为本发明提供的另一种具体地直流接触器检测系统的结构示意图；

图7为本发明提供的一种直流接触器检测系统的应用原理图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种直流接触器检测系统，通过选用普通的低成本器件，能够在不占用控制模块的adc口的情况下实现直流接触器的状态检测功能，成本低，面积小且安全性高。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图4，图4为本发明提供的一种直流接触器检测系统的结构示意图，应用于直流接触器检测，直流接触器的第一端与直流供电电源的正极连接，直流接触器的第二端通过负载与直流供电电源的负极连接，该检测系统包括防反二极管d1、第一限流电阻r1、第一隔离直流电源vcc_h、光耦pc1、电平生成模块1及控制模块2，其中：

第一隔离直流电源vcc_h的正极与直流接触器的第一端连接，第一隔离直流电源vcc_h的负极与光耦pc1的发光器的阴极连接，发光器的阳极通过第一限流电阻r1与防反二极管d1的阴极连接，防反二极管d1的阳极与直流接触器的第二端连接，光耦pc1的受光器的集电极与电平生成模块1的第一端连接，受光器的发射极与电平生成模块1的第二端连接，电平生成模块1的输出端与控制模块2连接；电平生成模块1用于在受光器导通时生成第一电平信号，在受光器关断时生成第二电平信号，控制模块2根据第一电平信号判断得到直流接触器关断，根据第二电平信号判断得到直流接触器。

具体地，当直流接触器处于关断状态时，光耦pc1的原边回路不导通，也即发光器不发光，从而使得光耦pc1的受光器关断，此时电平生成模块1生成第一电平信号，控制模块2根据第一电平信号和预设逻辑判断规则判断得到直流接触器此时是关断的；另外，此时防反二极管d1承受了直流供电电源的正极和负极之间的高电压，因此，第一隔离直流电源vcc_h和光耦pc1的原边只需低耐压器件便可以满足。

当直流接触器处于闭合状态时，光耦pc1的原边回路导通，也即发光器导通，电流路径为第一隔离直流电源vcc_h的正极—直流接触器的第一端—直流接触器的第二端—防反二极管d1—第一限流电阻r1—发光器—第一隔离直流电源vcc_h的负极。此时，电平生成模块1生成第二电平信号，控制模块2根据第二电平信号和预设逻辑判断规则判断得到直流接触器此时是闭合的；另外，此时光耦pc1的原边的发光器所在的电流回路是由第一隔离直流电源vcc_h提供的，又由于第一隔离直流电源vcc_h的电压可以很低，例如5v，因此，第一限流电阻r1只需要很小的阻值以及很少的功率即可。

还需要说明的是，上述提到的预设逻辑判断规则是由电平生成模块1决定的，电平生成模块1一旦确定，在受光器导通或者关断时电平生成模块1生成的电平信号也是固定的了。且由于电平生成模块1是直接根据受光器的导通与否生成电平信号，因此，无需占用控制模块2的adc口。

另外，上述光耦pc1还具有隔离的作用，实现了光耦pc1原边和副边的光电隔离，提高了检测系统的安全性能。且本申请中可以选用普通的光耦pc1便能够实现本申请要解决的技术问题。同时，整个光耦pc1的原边只用到阻值和功率很小的第一限流电阻r1，因此，本申请用到的器件数量少，成本低，pcb所占用的面积也很少。

综上，本申请通过选用普通的低成本器件，能够在不占用控制模块2的adc口的情况下实现直流接触器的状态检测功能，成本低，面积小且安全性高。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，检测系统还包括：

输入端与电平生成模块1的输出端连接，输出端与控制模块2连接的调理模块，用于对第一电平信号或者第二电平信号进行信号调理。

具体地，考虑到在实际应用中，电平生成模块1在将第一电平信号或者第二电平信号发送至控制模块2的过程中可能会受到各种各样因素的干扰，使得最终到达控制模块2的是受干扰后的电平信号，对控制模块2的判断造成影响，因此，本申请中，在电平生成模块1与控制模块2之间还设置了调理模块，用来对第一电平信号或者第二电平信号进行调理，使得最终到达控制模块2的电平信号符合预设要求，以提高控制模块2的判断精度。另外，这里的调理模块可以根据实际需要来设定，例如滤波等，本申请在此不做特别的限定。

作为一种优选地实施例，调理模块为滤波模块。

作为一种优选地实施例，滤波模块为lc滤波模块。

考虑到电平生成模块1在将第一电平信号或者第二电平信号发送至控制模块2的过程中可能会受到杂波的干扰，这里的调理模块可以为滤波模块，实现将第一电平信号或者第二电平信号中的杂波滤除，减小了杂波对控制模块2判断的影响，提高了控制模块2的判断精度。

这里的滤波模块可以为lc滤波模块，lc滤波模块的滤波效果好，且电路结构简单，可以在保证成本和面积的前提下提高检测系统的检测精度。

作为一种优选地实施例，调理模块为电平电压转换模块，用于对第一电平信号或者第二电平信号进行翻转。

具体地，这里的调理模块还可以为但不仅限于电平电压转换模块，用来对第一电平信号或者第二电平信号进行翻转，例如，第一电平信号为高电平，第二电平信号为低电平，则经过电平电压转换模块后，分别变为低电平和高电平，来满足实际应用需求。

作为一种优选地实施例，控制模块2为微控制单元mcu。

具体地，控制模块2可以为微控制单元(microcontrollerunit，mcu)，mcu具有功耗低、处理速度快、精度高及存储空间大的优点。当然，这里的控制模块2还可以为其他类型的控制模块2，本申请在此不做特别的限定，根据实际情况来定。

作为一种优选地实施例，电平生成模块1包括第二限流电阻r2和第二隔离直流电源vcc_l，其中：

第二限流电阻r2的第一端分别作为电平生成模块1的第一端和输出端，第二限流电阻r2的第二端与第二隔离直流电源vcc_l的正极连接，第二限流电阻r2的负极作为电平生成模块1的第二端。

具体地，请参照图5，图5为本发明提供的一种具体地直流接触器检测系统的结构示意图。

当直流接触器处于关断状态时，光耦pc1的原边回路不导通，也即发光器不发光，从而使得光耦pc1的受光器关断，此时电平生成模块1生成的第一电平信号为高电平，控制模块2根据高电平判断得到直流接触器是关断的。

当直流接触器处于闭合状态时，光耦pc1的原边回路导通，也即发光器导通，此时电平生成模块1生成的第二电平信号为低电平，控制模块2根据低电平判断得到直流接触器是闭合的。

作为一种优选地实施例，电平生成模块1包括第二限流电阻r2和第二隔离直流电源vcc_l，其中：

第二限流电阻r2的第一端分别作为电平生成模块1的第一端和输出端，第二限流电阻r2的第二端与第二隔离直流电源vcc_l的负极连接，第二隔离直流电源vcc_l的正极作为电平生成模块1的第二端。

具体地，请参照图6，图6为本发明提供的另一种具体地直流接触器检测系统的结构示意图。

当直流接触器处于关断状态时，光耦pc1的原边回路不导通，也即发光器不发光，从而使得光耦pc1的受光器关断，此时电平生成模块1生成的第一电平信号为低电平，控制模块2根据低电平判断得到直流接触器是关断的。

当直流接触器处于闭合状态时，光耦pc1的原边回路导通，也即发光器导通，此时电平生成模块1生成的第二电平信号为高电平，控制模块2根据高电平判断得到直流接触器是闭合的。

当然，电平生成模块1还可以其他电路结构，能实现本发明的目的即可。

作为一种优选地实施例，当检测系统为多个，且存在检测的直流接触器的第一端的电势相同时，则第一端的电势相同的直流接触器对应的检测系统中的第一隔离直流电源vcc_h采用一个电源，所有的检测系统中的第二隔离直流电源vcc_l采用一个电源。

具体地，请参照图7，图7为本发明提供的一种直流接触器检测系统的应用原理图。

km11、km12、km1n、km21、km22、km2n均为直流接触器，各自带有负载。其中，km11、km12、km1n接触器的其中一个主触头相连，即有相同的电势，另一个主触头接各自的负载端；km21、km22、km2n接触器的其中一个主触头相连，即有相同的电势，另一个主触头接各自的负载端。检测系统11、检测系统12、检测系统1n、检测系统21、检测系统22、检测系统2n分别为接触器km11、km12、km1n、km21、km22、km2n的检测系统，所有检测系统的形式和器件都相同。由于km11、km12、km1n的其中一个主触头相连，即电势相同，km21、km22、km2n的其中一个主触头相连，即电势相同，因此检测系统11、检测系统12、检测系统1n的强电侧的第一隔离直流电源vcc_h可以使用相同的电源，同理，检测系统21、检测系统22、检测系统2n的强电侧的第一隔离直流电源vcc_h，也可以使用相同的电源，所有检测系统的低压侧的第二隔离直流电源vcc_l是共地的(当电平生成模块1采用如图6或者图7所示的电路结构时)，可以使用一个电源，因此整个系统的检测系统，只需要三路隔离电源即可，降低了成本和面积。

在km11或km12或km1n断开时，各自检测系统的光耦pc1的原边不导通，并且d1承受了dc+和dc-之间的高压，此时状态检测信号为第一电平信号，在km11或km12或km1n接触器闭合时，各自检测系统的光耦pc1原边导通，此时状态检测信号为第二电平信号，控制模块2通过第一电平信号或者第二电平信号判断直流接触器的状态。同理，km21、km22、km2n的检测方法同km11、km12、km1n。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。